Liveta Straigytė¹

¹Vilnius University, Faculty of Medicine, Vilnius, Lithuania

Abstract

Introduction. Type 1 diabetes (T1D) is characterised by insulin deficiency, caused by autoimmune destruction of the pancreatic beta cells. The main treatment of T1D is the administration of exogenous insulin. An ideal treatment for T1D is thought to be an intervention, that can mimic pancreatic endocrine function and ensure glucose homeostasis in the body. Therefore, new technologies are being developed and improved in this direction, which can help to achieve better control of T1D and reduce the burden of treatment T1D for patients. The Aim: to review the stages of Artificial Pancreas (AP) development and the most important directions of improvement and the role of this technology in the treatment of T1D. To review challenges related to the application of AP in clinical practice.  Methods. This literature review discusses the stages of AP development based on a 6-stage project, presented in 2006 by the Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF). The search terms used to identify publications on PubMed, UpToDate included “artificial pancreas”, “closed-loop insulin”, “bi-hormonal”, “glucagon”. Publications, evaluating the efficacy and benefits of AP systems for the control of T1D treatment, are included. Findings. Primarily, a very important step in the treatment of T1D was the development of glucose monitoring and insulin delivery devices to a glucose sensor, that continuously monitors glucose in the interstitial fluid and insulin pumps to provide continuous subcutaneous insulin infusion and the application of these technologies in clinical practice. Subsequent systems introduced basal insulin infusion automation systems, which were a great start to the development of the AP, otherwise known as the closed-loop system. Conclusions: AP is currently one of the fastest growing and researched technologies, facing many challenges in its application in clinical practice, but based on recent research, offers high hopes for better treatment of T1D and facilitates self-control of patients with T1D.

Keywords: diabetes, pancreas, insulin.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

227

Medical Sciences 2021 Vol. 9 (4), p. 227-236

The development and role of artificial pancreas system in the

treatment of type 1 diabetes: literature review

Liveta Straigytė

1

1

Vilnius University, Faculty of Medicine

Vilnius, Lithuania

Abstract

Introduction. Type 1 diabetes (T1D) is characterised by insulin deficiency, caused by autoimmune

destruction of the pancreatic beta cells. The main treatment of T1D is the administration of exogenous

insulin. An ideal treatment for T1D is thought to be an intervention, that can mimic pancreatic endocrine

function and ensure glucose homeostasis in the body. Therefore, new technologies are being developed

and improved in this direction, which can help to achieve better control of T1D and reduce the burden of

treatment T1D for patients. The Aim: to review the stages of Artificial Pancreas (AP) development and

the most important directions of improvement and the role of this technology in the treatment of T1D. To

review challenges related to the application of AP in clinical practice. Methods. This literature review

discusses the stages of AP development based on a 6-stage project, presented in 2006 by the Juvenile

Diabetes Research Foundation (JDRF). The search terms used to identify publications on PubMed,

UpToDate included “artificial pancreas”, “closed-loop insulin”, “bi-hormonal”, “glucagon”. Publications,

evaluating the efficacy and benefits of AP systems for the control of T1D treatment, are included.

Findings. Primarily, a very important step in the treatment of T1D was the development of glucose

monitoring and insulin delivery devices to a glucose sensor, that continuously monitors glucose in the

interstitial fluid and insulin pumps to provide continuous subcutaneous insulin infusion and the

application of these technologies in clinical practice. Subsequent systems introduced basal insulin

infusion automation systems, which were a great start to the development of the AP, otherwise known as

the closed-loop system. Conclusions: AP is currently one of the fastest growing and researched

technologies, facing many challenges in its application in clinical practice, but based on recent research,

offers high hopes for better treatment of T1D and facilitates self-control of patients with T1D.

Keywords: diabetes, pancreas, insulin.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

228

Dirbtinės kasos sistemos vystymas ir reikšmė gydant 1 tipo

cukrinį diabetą: literatūros apžvalga

Liveta Straigytė

1

1

Vilniaus Universitetas, Medicinos fakultetas

Vilnius, Lietuva

Santrauka

Įvadas. 1 tipo cukrinis diabetas (CD) - tai autoimuninė liga, sąlygota kasos beta ląstelių destrukcijos ir

dėl to atsiradusios insulino stokos. Pagrindinis 1 tipo CD gydymo būdas yra egzogeninio insulino

skyrimas. Manoma, kad idealus 1 tipo CD gydymas būtų intervencija, galinti imituoti kasos endokrininę

funkciją ir užtikrinanti gliukozės homeostazę organizme. Todėl šia kryptimi yra kuriamos ir tobulinamos

naujos technologijos, galinčios padėti pasiekti geresnę 1 tipo CD kontrolę bei sumažinti sergantiesiems

gydymo naštą. Tikslas: apžvelgti dirbtinės kasos (DK) vystymo etapus, svarbiausias tobulinimo kryptis

bei šios technologijos reikšmę 1 tipo CD gydymui. Įvertinti kylančius iššūkius, susijusius su DK

pritaikymu klinikinėje praktikoje. Metodika. Šioje literatūros apžvalgoje aptariami DK tobulinimo etapai

remiantis 2006 metais organizacijos ,,Juvenile Diabetes Research Foundation (JDRF)" pateiktu 6-ių etapų

DK kūrimo ir tobulinimo projektu. Apžvelgiamos publikacijos, atlikti tyrimai ir jų rezultatai, rasti

PubMed bei UpToDate duomenų bazėse, naudojant paieškos terminus “artificial pancreas”, “closed-loop

insulin”, “bi-hormonal”, “glucagon”. Įtraukti straipsniai, kuriuose vertintas DK sistemų efektyvumas ir

nauda 1 tipo CD gydymo kontrolei. Rezultatai. Visų pirma, labai svarbus žingsnis 1 tipo CD gydyme

buvo gliukozės monitoravimo ir insulino skyrimo prietaisų ištobulinimas iki gliukozės sensoriaus,

nenutrūkstamai monitoruojančio gliukozės kiekį intersticiniame skystyje ir insulino pompos,

užtikrinančios nuolatinę poodinę insulino infuziją bei šių technologijų pritaikymas klinikinėje praktikoje.

Vėlesnėse sistemose buvo įdiegtos bazinio insulino infuziją automatizuojančios sistemos, kurios buvo

puiki pradžia DK, kitaip žinomos kaip uždaro ciklo sistemos, kūrimui ir vystymui. Apibendrinimas.

Šiuo metu DK yra viena sparčiausiai vystomų ir tyrinėjamų technologijų, susidurianti su daug iššūkių,

pritaikant šią technologiją klinikinėje praktikoje, tačiau, kaip rodo naujausių tyrimų duomenys, teikianti

daug vilčių 1 tipo CD geresnės gydymo kontrolės užtikrinimui ir reikšmingai palengvinanti sergančiųjų 1

tipo CD savikontrolę.

Raktažodžiai: diabetas, kasa, insulinas.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

229

Įvadas

1 tipo cukrinis diabetas (CD) - tai

autoimuninė liga, atsirandanti dėl kasos

Langerhanso salelių beta ląstelių destrukcijos

[1]. Prasidėjus destrukcijai, laipsniškai mažėja

insulino sekrecija, kol galiausiai atsiranda

absoliuti insulino stoka. CD klinikiniai

požymiai išryškėja sunaikinus ~80% kasos beta

ląstelių, kai jau likusių ląstelių nepakanka

užtikrinti normalią gliukozės apykaitą [1].

Pagrindinis 1 tipo CD gydymo būdas -

egzogeninio insulino injekcijos (boliusai) arba

nuolatinė poodinė insulino infuzija (insulino

pompa) [2]. Insulino poreikis žmogaus

organizme priklauso nuo įvairių veiksnių: paros

laiko, fizinio aktyvumo, suvalgomų

angliavandenių kiekio, patiriamo streso ar kitų

ligų [2]. Esant šiems veiksniams, pasiekti ir

išlaikyti optimalią gliukozės koncentraciją

kraujyje, yra labai sudėtinga. 1 tipo CD gydymo

technologijų, užtikrinančių pacientų geresnę

savikontrolę, pažanga, per pastaruosius keletą

dešimtmečių, auga eksponentiškai ir šiuo metu

yra ties automatizuotos dirbtinės kasos (DK),

dar kitaip vadinamos uždaro ciklo sistema

(angl.- closed - loop system), tyrimais. 2006

metais, tyrėjų organizacija ,,Juvenile Diabetes

Research Foundation (JDRF)" pateikė 6 etapų

DK kūrimo projektą (1. paveikslas), kurio

paskutinis numatytas etapas yra visiškai

automatizuota DK sistema [10]. Šioje literatūros

apžvalgoje aptariami DK tobulinimo etapai

pagal minėtą projektą ir DK technologijos

pritaikymo reikšmė 1 tipo CD gydymui.

Insulino terapijos ir gliukozės monitoravimo

sistemų vystymas

Garsaus Diabeto kontrolės ir

komplikacijų tyrimo (angl.- Diabetes Control

and Complications trial), 30-ies metų stebėjimo

rezultatai parodė, kad sergantiesiems 1 tipo CD,

gydymas insulinoterapija turi teigiamą ilgalaikį

efektą, išvengiant kardiovaskulinių ligų [3].

Intensyvi insulinoterapija padeda lengviau

pasiekti tikslinę gliukozės koncentraciją bei

atitolinti CD komplikacijų atsiradimą, tačiau

didėja hipoglikemijų [4] ir ūmių komplikacijų,

tokių kaip traukuliai, sąmonės praradimas,

koma ir net mirtis, rizika [4,5]. Todėl sparčiai

pradėtos tobulinti technologijos, kurių pagalba

būtų užtikrinama geresnė pacientų, sergančių 1

tipo CD, savikontrolė. Viena iš jų - insulino

pompos terapija (nuolatinė poodinė insulino

infuzija (NPII)), kuri labai greitai tapo

prieinama ir populiari pasauliniu mastu

asmenims, sergantiems 1 tipo CD. Šios

technologijos užtikrina 1 tipo CD gydymo

,,lankstumą" ir tokiu būdu liga yra pritaikoma

prie gyvenimo būdo, o ne gyvenimo būdas

pritaikomas prie ligos. Vienoje iš meta-analizių

buvo palyginta NPII su įprastais insulino

boliusais keletą kartų per dieną, vertinant šių

gydymo metodų naudą 1 tipo CD kontrolei.

Pateikti rezultatai rodo, kad NPII ženkliai

pagerina glikemijų kontrolę [6, 7] ir gyvenimo

kokybę [8] bei statistiškai reikšmingai sumažina

sunkių hipoglikemijų atsiradimo riziką [6].

Greitas progresas stebėtas ir tobulinant

gliukozės kraujyje matavimo sistemas. Didelė

pažanga stebima nuo 1970-ųjų metų, kuomet

buvo sukurtas pirmasis gliukozės matavimo

kraujyje prietaisas iki pat 1990-ųjų metų, kai

pasirodė ištobulintos sistemos, leidžiančios

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

230

nenutrūkstamai monitoruoti gliukozės kiekį

kraujyje - gliukozės sensoriai (angl.- continuous

glucose monitoring (CGM)). Sensoriai matuoja

gliukozę audinių skystyje, suteikia pacientui

informaciją apie gliukozės kitimo greitį bei

kryptį realiu laiku. Pastaraisiais metais

labiausiai tobulinamas yra sensorių tikslumas

[9].

Gliukozės sensorių sukūrimas ir jų

tobulinimas sudarė tinkamas sąlygas toliau

vystyti NPII technologiją. Buvo sukurta

gliukozės sensoriumi papildyta insulino pompos

terapija (angl.- Sensor - Augmented Pump

therapy (SAP)), kurioje vienu metu naudojama

NPII technologija ir gliukozės sensorius. Šios

sistemos buvo patobulintos įdiegus tam tikras

sistemas, kurios leido automatizuoti insulino

infuzijos skyrimą priklausomai nuo gliukozės

koncentracijos kraujyje kitimų: automatiškai

sustabdoma insulino infuzija, kai gliukozės

koncentracija sumažėja (angl. - low glucose

suspend system (LGS)) arba sustabdoma, kai

prognozuojama, kad gliukozės koncentracija

taps maža (angl. - predicted low glucose

suspend (PLGS)). Insulino infuziją automatiškai

sustabdančios sistemos, esant mažam gliukozės

kiekiui, veikia tokiu principu: nutraukia insulino

infuziją, kai gliukozės koncentracija pasiekia iš

anksto nustatytą ribinę (slenkstinę) vertę (pvz.,

4,0 mmol/l). Insulino infuzija būna sustabdoma

dviems valandoms, jei žmogus niekaip

nekoreguoja pats sistemos veikimo ir

automatiškai po dvejų valandų infuzija

atnaujinama. Tyrime „Medtronic MiniMed

Paradigm VEO“ buvo įrodyta, kad ši sensoriumi

papildyta insulino pompos terapija su

,,slenkstiniu" veikimu, yra efektyvesnė

mažinant naktinių hipoglikemijų epizodus,

lyginant su terapija be šio ,,slenkstinio" veikimo

principo. Minėtame tyrime dalyvavo 247

žmonės, sergantys 1 tipo CD. Pacientų grupėje,

kurioje buvo naudojamos sistemos veikiančios

,,slenkstinio" insulino infuzijos sustabdymo

principu, naktiniai hipoglikemijos reiškiniai

reikšmingai sumažėjo (31,8%) (1,5 ± 1,0,

lyginant su 2,2 ± 1,3 pacientui/savaitę, P

<0,001), nesant glikozilinto hemoglobino

(HbA1c) padidėjimo per 3 mėnesius [15].

Vėliau sistemose integruota patobulinta

funkcija, kuri leido automatiškai sustabdyti

insulino infuziją, kuomet yra prognozuojama,

kad bus maža gliukozės koncentracija (angl. -

predicted low glucose suspend system (PLGS)).

Sustabdžius insulino infuziją, ji gali būti

automatiškai atnaujinta po 30-ies minučių, jei

gliukozės koncentracija pakyla virš nustatytos

,,slenkstinės" vertės. Atsitiktinių imčių tyrime

kuriame buvo analizuojami vaikų, paauglių ir

suaugusiųjų, naudojančių šią sistemą, rezultatai,

lyginant su įprastos sensoriumi papildytos

insulino pompos terapijos rezultatais, nustatyta,

kad naudojant ,,slenkstinį" veikimo principą

turinčias sistemas, kai sustabdoma insulino

infuzija, prognozuojant mažą gliukozę,

reikšmingai sumažėjo hipoglikemija,

neatsiradus hiperglikemijai [16, 17], o HbA1c

per 6 mėnesių laikotarpį reikšmingai nesiskyrė

tarp šių grupių pacientų [18].

Minėtos sistemos apima pirmosios kartos

prietaisus, remiantis JDRF’s 6-ių žingsnių

dirbtinės kasos kūrimo ir vystymo projektu [10].

Vėlesnės kartos sistemos 4-ame ir 5-ame

etapuose apima automatizuotas sistemas,

užtikrinančias tik vieno hormono - insulino -

infuziją. Na, o 6-asis, paskutinis etapas, yra

visiškai automatizuotos multihormoninės

uždaro ciklo sistemos su insulinu ir gliukagonu

sukūrimas, jos tobulinimas ir pritaikymas

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

231

klinikinėje praktikoje gydant CD [10] (1

paveikslas).

Dirbtinės kasos technologija

Paskutiniai žingsniai tobulinant

gliukozės sensoriumi papildytą insulino pompą

galiausiai atvedė prie dirbtinės kasos (DK)

technologijos kūrimo ir tobulinimo. Jos

pagrindinis tikslas- kiek įmanoma labiau

imituoti sveikos kasos endokrininę funkciją,

tokiu būdu užtikrinant fiziologinę gliukozės

homeostazę organizme. Kaip žinoma,

pagrindiniai hormonai, dalyvaujantys gliukozės

homeostazės reguliavime, yra insulinas ir

gliukagonas. DK sistema yra sudaryta iš

gliukozės sensoriaus, insulino pompos bei

valdymo algoritmo, kuris sujungia šiuos du

prietaisus, bei užtikrina insulino infuziją per

insulino pompą, remiantis realaus laiko

gliukozės rodmenimis, gautais iš gliukozės

sensoriaus. Iš esmės pats svarbiausias sistemos

komponentas yra valdymo algoritmas. Yra

keletas sukurtų ir tyrinėjamų algoritmų.

Pagrindiniai algoritmai : ,,Model Predictive

Control (MPC)", ,,Proportional-Integral-

Derivative control (PID)" ir ,,Fuzzy Logic

control (FL)". Dažniausiai klinikinėje praktikoje

naudojami yra MPC ir PID algoritmai, detaliau

apie juos aprašoma pateiktuose literatūros

šaltiniuose [11-14]. Kaip jau minėta anksčiau,

DK projektas, kurį 2006 m. pradėjo JDRF,

sudarytas iš 6 etapų (1 pav.). Kiekviename

etape yra apibrėžiamos skirtingos DK rūšys ir

vystymo etapai. Šie žingsniai pagrįsti DK

tobulinimu automatizuojant egzogeninio

insulino infuziją su arba be egzogeninio

gliukagono skyrimo [10]. Daugumoje kuriamų

ir tiriamų DK technologijų naudojama vieno

hormono (tik insulino) sistema. Tai apima

hibridines DK sistemas, kuriose automatiškai

skiriama bazinio insulino infuzija ir rankiniu

būdu sureguliuojami insulino boliusai valgio

metu, bei visiškai uždaro ciklo sistemas, kuriose

automatiškai sureguliuojamas bazinis insulinas

ir insulino boliusai valgio metu. Šios sistemos

reaguoja į sensoriumi išmatuotą gliukozės

koncentraciją, tokiu būdu padidinant arba

sumažinant skiriamo insulino kiekį.

Vieno hormono, insulino, infuziją

užtikrinančios sistemos yra ištirtos plačiausiai ir

įvairiomis aplinkybėmis: mokslinių tyrimų

laboratorijose, diabeto stovyklose, taip pat namų

sąlygomis bei įvairiose amžiaus grupėse - nuo 1

tipo CD sergančių vaikų iki suaugusiųjų.

Keletas meta-analizių ir sisteminių literatūros

apžvalgų parodė, kad naudojant šias sistemas,

lyginant su įprastine insulinoterapija,

užtikrinama geresnė vidutinė gliukozės

koncentracija [19] bei didesnė laiko procentinė

dalis tikslinėse gliukozės koncentracijos ribose

[20, 21], taip pat žymiai trumpesnis atsiradusių

hipoglikemijų ir hiperglikemijų laikotarpis [20].

Remiantis įvairių tyrimų rezultatais,

2017 metais, Jungtinių Amerikos Valstijų (JAV)

Maisto ir vaistų administracija (angl. - U.S.

Food and Drug Administration) patvirtino

pirmąją hibridinę DK sistemą

„MedtronicMiniMed 670G“ („Medtronic“,

„Northridge“, CA) klinikiniam naudojimui. Iš

pradžių buvo leista naudoti 14 metų ir

vyresniems asmenims, sergantiems 1 tipo CD,

vėliau naudojimo galimybės išplėstos, leista

naudoti ir jaunesnio amžiaus asmenims (7–13

metų vaikų grupėje). Ši hibridinė DK sistema

yra iš dalies automatizuota, nes bazinis

insulinas skiriamas tik automatiškai, tačiau yra

reikalinga, kad vartotojas rankiniu būdu įvestų

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

232

suvalgomų angliavandenių kiekį į insulino

pompą, tam, kad būtų skiriamas apskaičiuotas

insulino boliusas valgio metu.

Atlikta keletas tyrimų [22, 23], kuriuose

vertinta šios hibridinės DK „Medtronic

MiniMed 670G“ sistemos saugumas

sergantiesiems 1 tipo CD. Viename iš tyrimų

dalyvavo 123 žmonės nuo 14-os iki 75-erių

metų amžiaus. Kiekvienas tiriamasis naudojosi

sistema 3,5 mėnesio, tyrimas buvo vykdomas

trimis etapais. Nors tyrime statistiškai

reikšmingų rezultatų nebuvo gauta, tačiau jis

parodė, kad HbA1c vidutiniškai sumažėjo nuo

7,4% ± 0,9 iki 6,9% ± 0,6, o vidutinė laiko

procentinė dalis tikslinės gliukozės

koncentracijos ribose (angl.- mean percentage

of time in range) (3,9–10,0 mmol/l) padidėjo

nuo 66,7% ± 12,2 iki 72,2% ± 8,8. Tyrimo metu

buvo fiksuoti 24 sunkūs hiperglikeminiai

reiškiniai (pagal tyrimo protokolą tai buvo

apibrėžiama, kaip gliukozės koncentracija >

16,7 mmol/l ir ketonai > 0,6 mmol/l arba kartu

atsiradęs pykinimas, vėmimas ar pilvo

skausmai). Tačiau nebuvo užfiksuota diabetinės

ketoacidozės ar sunkių hipoglikeminių reiškinių

atvejų. Naujausiame paskelbtame tyrime [23],

kuriame taip pat buvo vertintas minėtos

hibridinės DK saugumas, buvo gauti statistiškai

reikšmingi rezultatai, įrodantys šios sistemos

saugumą ir efektyvumą, siekiant geresnės 1 tipo

CD kontrolės. Į tyrimą buvo įtraukta 105 (7-13

metų amžiaus) vaikai, sergantys 1 tipo CD ir

naudojantys hibridinę DK. Rezultatai parodė,

kad sistemos naudojimas namų sąlygomis yra

saugus ir reikšmingai sumažina HbA1c (nuo

7,9% ± 0,8 iki 7,5% ± 0,6%, P <0,001) bei

padeda užtikrinti buvimo ilgesnį laiką tikslinėse

gliukozės koncentracijos ribose (nuo 56,2% ±

11,4% iki 65,0% ± 7,7%, P <0,001), lyginant su

pradinėmis šių rodiklių reikšmėmis.

Dirbtinės kasos pritaikymas klinikinėje

praktikoje: iššūkiai ir jų sprendimo būdai

Hibridinė DK yra labai reikšminga

pažanga, kuriant ir tobulinant DK technologiją,

tačiau svarbu prisiminti tai, kad ji nėra pilnai

uždara sistema. Tam, kad būtų įgyvendinta

visiškai uždarų ir automatizuotų DK sistemų

sukūrimo idėja, reikia įveikti nemažai kliūčių.

Viena iš jų yra išoriškai tvirtinamų prietaisų

dėvėjimas ir patogumas bei lėta poodinio

insulino farmakokinetika. Bandydami

modifikuoti šiuos faktorius, Renard ir kiti,

pasiūlė implantuojamą DK sistemą, kurioje

naudojamas veninis gliukozės sensorius, PID

algoritmas, o insulinas infuzuojamas

intraperitoniškai [24]. Taip pat svarstyta apie

greitesnio veikimo insulino Aspart (,,Fiasp",

,,Novo Nordisk") naudojimą DK sistemose.

Kitos kliūtys yra gliukozės sensorių tikslumas

ir fizinis aktyvumas bei jų poveikis gliukozės

homeostazei ir DK sistemų veikimui. Gliukozės

sensoriai matuoja gliukozės koncentraciją

intersticiniame skystyje, todėl susidaro

,,uždelsimas", kol intravaskulinė gliukozė

pernešama į intersticinį skystį. Tai gali trukti net

iki 10-ies minučių [25]. Kitas svarbus dalykas

yra tai, kad hibridinėse DK sistemose yra

naudojamas tik vienas hormonas - insulinas.

Kaip jau buvo minėta, organizme gliukozės

homeostazė labiausiai priklauso nuo dviejų

hormonų - insulino ir gliukagono. Gliukagonas

sekretuojamas sveikų kasos alfa ląstelių ir jo

veikimas yra priešingas insulinui: jis didina

gliukozės kiekį, skatindamas gliukoneogenezę ir

glikogenolizę. Ilgą laiką sergant 1 tipo CD

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

233

pažeidžiamos ne tik beta ląstelės, bet

pažeidžiama ir alfa ląstelių funkcija bei

sutrikdoma gliukagono sekrecija. Todėl DK

sistemų papildymas gliukagonu yra labai

logiškas sprendimas, siekiant sumažinti

hipoglikemijų atsiradimo riziką. Tai ypač

svarbu asmenims, kurie nejaučia hipoglikemijos

simptomų, taip pat sportuojantiems asmenims

bei labai mažiems vaikams. Tačiau čia iškyla

dar viena kliūtis - gliukagono stabilumas. Šiuo

metu turimos gliukagono formos yra nestabilios,

todėl DK sistemų tobulinimas turi būti

nukreipiamas ir šia kryptimi, kuriant stabilius

gliukagono analogus ir pritaikant juos

naudojimui DK sistemose. Dviejų hormonų -

insulino ir gliukagono - uždarojo ciklo sistemos

jau yra išbandomos klinikiniuose tyrimuose,

vertinamas jų saugumas ir efektyvumas gydant

1 tipo CD. Yra įrodymų, kad šių sistemų

rezultatai yra geresni nei taikant įprastą

insulinoterapiją ar gliukozės sensoriumi

papildytą insulino pompos terapiją, tačiau kol

kas nėra reikšmingų įrodymų, kad jos būtų

pranašesnės už sistemas, kuriose naudojamas tik

vienas hormonas - insulinas. Todėl tam yra

reikalingi tolimesni tyrimai.

Apibendrinimas

Apibendrinant galima teigti, kad ateityje,

atliekant išsamesnius tyrimus su greitesnio

poveikio insulinais, naudojamais DK sistemose,

patobulinus gliukozės sensorių tikslumą, taip

pat personalizavus valdymo algoritmus, būtų

įmanoma atlikti ilgalaikius tyrimus namų

sąlygomis tam, kad būtų galima tiksliau įvertinti

bendrą DK sistemų naudą ir, svarbiausia,

ekonominį efektyvumą, o tai padėtų šias

sistemas pritaikyti klinikinėje praktikoje,

tikslinėse, 1 tipo CD sergančiųjų, asmenų

grupėse.

Išvados

1. DK kasos technologija, nepaisant visų

kylančių iššūkių, yra sparčiai tobulinama ir

tyrinėjama sritis.

2. Svarbiausios tobulinimo kryptys yra: insulino

farmakokinetikos iššūkiai, kuriems bandoma

rasti sprendimą naudojant greitesnio veikimo

insulinus DK sistemose; gliukozės sensorių

tikslumo tobulinimas, bandant išvengti

susidarančio koncentracijų skirtumo tarp

intravaskulinės ir intersticinės gliukozės

koncentracijos; valdymo algoritmų

personalizavimas, jų automatinio ,,mokymosi"

funkcijos tobulinimas (angl.- self-learning

adapting algorithms) pagal vartotojo

išmatuojamų rodiklių tendencijas.

3. Gliukagono pridėjimas į DK sistemas,

dvikamerinių prietaisų kūrimas ir stabilių

analogų paieškos taip pat yra labai svarbios DK

sistemų tobulinimo ir automatizavimo kryptys.

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

234

1. paveikslas. JDRF organizacijos pateiktas 6-ių etapų dirbtinės kasos kūrimo ir tobulinimo projektas

[10].

Literatūra

1. Todd J. Etiology of Type 1 Diabetes.

Immunity. 2010;32(4):457-467.

2. LVB nuotolinės prieigos prie DB paslauga

[Internet]. Www-uptodate-

com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt. 2021 [cited 31

March 2021]. Available from: https://www-

uptodate-

com.ezproxy.dbazes.lsmuni.lt/contents/manage

ment-of-blood-glucose-in-adults-with-type-1-

diabetes-

mellitus?search=type%201%20diabetes%20trea

tment&source=search_result&selectedTitle=1~

150&usage_type=default&display_rank=1

3. Diabetes Control and Complications Trial

(DCCT)/Epidemiology of Diabetes

Interventions and Complications (EDIC) Study

Research Group. Intensive Diabetes Treatment

and Cardiovascular Outcomes in Type 1

Diabetes: The DCCT/EDIC Study 30-Year

Follow-up. Diabetes care. 2016;39(5):686-93.

4. The Diabetes Control and Complications

Trial Research Group. Hypoglycemia in the

Diabetes Control and Complications Trial. The

Diabetes Control and Complications Trial

Research Group. Diabetes. 1997;46(2):271-86.

5. Cryer PE. Hypoglycaemia: Pathophysiology,

diagnosis and treatment: Oxford University

Press; 1997.

6. Pickup JC, Sutton AJ. Severe hypoglycaemia

and glycaemic control in Type 1 diabetes: meta-

analysis of multiple daily insulin injections

compared with continuous subcutaneous insulin

infusion. Diabetic medicine : a journal of the

British Diabetic Association. 2008;25(7):765-

74.

7. Jeitler K, Horvath K, Berghold A, Gratzer

TW, Neeser K, Pieber TR, et al. Continuous

subcutaneous insulin infusion versus multiple

daily insulin injections in patients with diabetes

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

235

mellitus: systematic review and meta-analysis.

Diabetologia. 2008;51(6):941-51.

8. Group RS. Relative effectiveness of insulin

pump treatment over multiple daily injections

and structured education during flexible

intensive insulin treatment for type 1 diabetes:

cluster randomised trial (REPOSE). BMJ

(Clinical research ed). 2017;356:j1285.

9. Facchinetti A. Continuous Glucose

Monitoring Sensors: Past, Present and Future

Algorithmic Challenges. Sensors (Basel,

Switzerland). 2016;16(12).

10. Trevitt S, Simpson S, Wood A. Artificial

Pancreas Device Systems for the Closed-Loop

Control of Type 1 Diabetes: What Systems Are

in Development? Journal of diabetes science

and technology. 2016;10(3):714-23.

11. Doyle FJ, 3rd, Huyett LM, Lee JB, Zisser

HC, Dassau E. Closed-loop artificial pancreas

systems: engineering the algorithms. Diabetes

care. 2014;37(5):1191-7.

12. Bequette BW. Algorithms for a closed-loop

artificial pancreas: the case for model predictive

control. Journal of diabetes science and

technology. 2013;7(6):1632-43.

13. Pinsker JE, Lee JB, Dassau E, Seborg DE,

Bradley PK, Gondhalekar R, et al. Randomized

Crossover Comparison of Personalized MPC

and PID Control Algorithms for the Artificial

Pancreas. Diabetes care. 2016;39(7):1135-42.

14. Steil GM, Panteleon AE, Rebrin K. Closed-

loop insulin delivery-the path to physiological

glucose control. Advanced drug delivery

reviews. 2004;56(2):125-44.

15. Bergenstal RM, Klonoff DC, Garg SK,

Bode BW, Meredith M, Slover RH, et al.

Threshold-based insulin-pump interruption for

reduction of hypoglycemia. The New England

journal of medicine. 2013;369(3):224-32.

16. Forlenza GP, Li Z, Buckingham BA,

Pinsker JE, Cengiz E, Wadwa RP, et al.

Predictive Low-Glucose Suspend Reduces

Hypoglycemia in Adults, Adolescents, and

Children With Type 1 Diabetes in an At-Home

Randomized Crossover Study: Results of the

PROLOG Trial. Diabetes care.

2018;41(10):2155-61.

17. Calhoun PM, Buckingham BA, Maahs DM,

Hramiak I, Wilson DM, Aye T, et al. Efficacy

of an Overnight Predictive Low-Glucose

Suspend System in Relation to Hypoglycemia

Risk Factors in Youth and Adults With Type 1

Diabetes. Journal of diabetes science and

technology. 2016;10(6):1216-21.

18. Abraham MB, Nicholas JA, Smith GJ,

Fairchild JM, King BR, Ambler GR, et al.

Reduction in Hypoglycemia With the Predictive

Low-Glucose Management System: A Long-

term Randomized Controlled Trial in

Adolescents With Type 1 Diabetes. Diabetes

care. 2018;41(2):303-10.

19. Dai X, Luo ZC, Zhai L, Zhao WP, Huang F.

Artificial Pancreas as an Effective and Safe

Alternative in Patients with Type 1 Diabetes

Mellitus: A Systematic Review and Meta-

Analysis. Diabetes therapy : research, treatment

and education of diabetes and related disorders.

2018;9(3):1269-77.

20. Bekiari E, Kitsios K, Thabit H, Tauschmann

M, Athanasiadou E, Karagiannis T, et al.

Artificial pancreas treatment for outpatients

with type 1 diabetes: systematic review and

meta-analysis. BMJ (Clinical research ed).

2018;361:k1310.

21. Karageorgiou V, Papaioannou TG, Bellos I,

Alexandraki K, Tentolouris N, Stefanadis C, et

al. Effectiveness of artificial pancreas in the

Journal of Medical Sciences. May 3, 2021 - Volume 9 | Issue 4. Electronic - ISSN: 2345-0592

236

non-adult population: A systematic review and

network meta-analysis. Metabolism: clinical

and experimental. 2019;90:20-30.

22. Administration USFD. Summary of safety

and effectiveness data (SSED) of the Medtronic

MiniMed 670G System 2016 [Available from:

https://www.accessdata.fda.gov/cdrh_docs/pdf1

6/P160017b.pdf.

23. Forlenza GP, Pinhas-Hamiel O, Liljenquist

DR, Shulman DI, Bailey TS, Bode BW, et al.

Safety Evaluation of the MiniMed 670G System

in Children 7-13 Years of Age with Type 1

Diabetes. Diabetes technology & therapeutics.

2019;21(1):11-9.

24. Renard E, Costalat G, Chevassus H, Bringer

J. Closed loop insulin delivery using implanted

insulin pumps and sensors in type 1 diabetic

patients. Diabetes Research and Clinical

Practice. 2006;74:S173-S7.

25. Christiansen SC, Fougner AL, Stavdahl O,

Kolle K, Ellingsen R, Carlsen SM. A Review of

the Current Challenges Associated with the

Development of an Artificial Pancreas by a

Double Subcutaneous Approach. Diabetes

therapy : research, treatment and education of

diabetes and related disorders. 2017;8(3):489-

506.